На сегодняшний день ученые подтвердили существование более 900 экзопланет, находящихся за пределами нашей Солнечной системы. Для того, чтобы определить, является ли какой-либо из этих дальних миров обитаемым необходимо узнать его массу – это поможет ученым определить из чего состоит планета: из газа или из скалистых материалов.
Однако нынешние методы оценки экзопланетных масс достаточно ограничены. Радиальная скорость является основным методом, который используют ученые, выводя с помощью него соотношение массы планеты к звезде. Для очень больших или немного меньших планет (земного типа), вращающихся очень близко к ярким звездам, радиальная скорость работает относительно хорошо. Но данный метод менее успешен, если его применять к еще более меньшим планетам, вращающимся на гораздо более далекой орбите своих звезд, как и Земля.
В настоящее время ученые из Массачусетского технологического института (MIT) разработали новую методику определения массы экзопланет, используя только транзитные сигналы, когда планета проходит перед своей звездой. Эти данные традиционно используются для определения размера планеты и свойств ее атмосферы, но команда из MIT нашла способ интерпретировать эти данные таким образом, что они также показывают массу планеты.
Используя телескопы Спитцер и Хаббл, ученые могут проанализировать спектры пропускания вновь открытых экзопланет. Спектр пропускания образуется, когда планета проходит перед своей звездой, в результате чего часть света проходит через ее атмосферу. Анализируя длины волн этого света ученые могут определить свойства атмосферы планеты, такие как ее температура и плотность молекул. Исходя из общего количества света, который оказался заблокированным, они могут рассчитать размер планеты.
Для того, чтобы определить массу экзопланеты с помощью спектроскопии, ученые полагались на то, что масса планеты влияет на ее атмосферу, а спектры пропускания предоставляют информацию о свойствах атмосферы планеты. Ученые разработали уравнение, описывающее влияние температуры планеты, гравитационных сил и плотности атмосферы на ее атмосферное давление.
Согласно этому уравнению, зная любые три из этих параметров, можно будет выявить четвертый параметр. Поскольку масса планеты может быть получена из ее гравитационной силы, ученые рассудили, что масса планеты может быть выведена из температуры ее атмосферы, давления и плотности – параметров, которые, в принципе, могут быть получены с помощью спектра пропускания.
Для проверки своего метода ученые применили технику к недавно обнаруженной экзопланете под названием 189733b, которая находится на расстоянии 63 световых лет от Земли. Используя свои расчеты, ученые пришли к той же величине массы, что была получена другим способом при использовании радиальной скорости.
Учитывая характеристики высокого разрешения будущих космических телескопов, таких как телескоп им. Джеймса Вебба, авторы исследования показали, что новая методика сможет охарактеризовать массу и ее атмосферные свойства у маленьких землеподобных планет.
Новый метод будет очень полезным инструментом при определении состава, и в конечном счете потенциальной обитаемости у планет земного типа.
Источник: Science